É a força produzida pela movimentação de elétrons entre dois pontos com potencial elétrico diferentes (corrente elétrica).
Essa é a forma mais utilizada no mundo para prover luz, calor e força, por meio de aparelhos que transformam a energia elétrica em energia luminosa, térmica ou cinética.
Como o conceito de energia é o potencial de executar um trabalho, podemos definir a energia elétrica como a capacidade de executar uma tarefa por meio da corrente elétrica.
Para a energia elétrica ser produzida, a força inerente a outros outros elementos da natureza é convertida em eletricidade, nas usinas hidrelétricas, solares, eólicas, nucleares ou de combustível fóssil. Veremos os diferentes tipos de geração de energia elétrica daqui a pouco.
Origem
A eletricidade foi descoberta pelo filósofo grego Tales de Mileto, em uma experiência no século VI a.C. O pensador esfregou um âmbar em um pedaço de pele de carneiro e viu que fragmentos de madeira foram atraídos pelo âmbar. Esse objeto, que no grego se chama élektron, deu origem à palavra eletricidade.
Do século XVII ao século XIX vários estudos foram realizados, desvendando ainda mais o que é energia elétrica. O resultado foi a invenção dos pára-raios, das pilhas e das lâmpadas. A primeira usina hidrelétrica foi criada em 1886, nas cataratas do Niágara.
Como funciona a energia elétrica
A corrente elétrica é naturalmente encontrada na natureza, mas as tecnologias inventadas pelo homem estimulam a geração dessa corrente para produzir energia elétrica.
Nos aparelhos elétricos, a corrente elétrica sai do ponto negativo, onde já falta de prótons e excesso de elétrons, e vai para o ponto positivo, onde há excesso de prótons e falta de elétrons.
A partir daí, a corrente elétrica ativa o motor do aparelho ou estimula um sistema de produção de luz, calor ou som. O vídeo abaixo explica o que é energia elétrica do ponto de vista físico de uma forma bem didática:
Para entender como funciona a geração de energia elétrica nas usinas e como ela chega na sua casa, continue lendo.
Tipos de geradores de energia
Existem várias formas de geração de energia elétrica. Geralmente, o mecanismo utilizado é o acionamento de turbinas e alternadores por uma fonte de energia direta, como a força da queda d’água, ou por ciclos termodinâmicos, como o aquecimento de combustíveis fósseis.
Vamos entender melhor o que é energia elétrica quando analisarmos cada tipo de geração a seguir.
Energia hidrelétrica
É impossível saber o que é energia elétrica no Brasil sem considerar as hidrelétricas, responsáveis por 58% da nossa energia. A energia hidrelétrica ou hidráulica é captada pela queda de um grande volume de água em um desnível topográfico, que movimenta as turbinas e aciona o gerador elétrico.
A energia hidrelétrica é a maior fonte de energia limpa no mundo, responsável por 15% da matriz energética global. Em números absolutos, o Brasil é o 3º maior produtor de energia hidráulica do mundo, perdendo apenas para a China e o Canadá.
Essa é uma fonte de energia renovável e limpa (não emite gases de efeito estufa), com alta eficiência energética e grandes reservatórios mesmo em tempos de estiagem. No entanto, ela interfere na fauna e na flora do meio ambiente ao criar e desviar rios.
Energia eólica
A energia eólica é a força do vento. Na usina eólica, as massas de ar movimentam as turbinas, que convertem energia cinética em energia elétrica. Ela é uma fonte de energia limpa e renovável, com alto potencial energético.
No entanto, tem altos custos de instalação e operação, gera poluição sonora, interfere no fluxo migratório das aves e enfrenta o problema da intermitência dos ventos.
Cerca de 11% da energia produzida no Brasil e 6% da matriz mundial vem dessa fonte de energia - um número ainda pequeno. No entanto, a energia eólica vem aumentando sua expressão no mundo exponencialmente desde 2010.
Energia solar
A energia solar ou fotovoltaica é a energia dos raios ultravioletas e infravermelhos. Nas placas solares, os fótons da luz atingem as células fotovoltaicas e estimulam a passagem de elétrons para células de silício, gerando uma corrente elétrica.
A energia solar é uma fonte de energia limpa e renovável, e seus custos estão diminuindo com a evolução da tecnologia. O Brasil tem grande potencial de energia fotovoltaica porque está localizado no cinturão solar da Terra.
Apesar de ser a fonte de energia mais abundante do mundo, a energia solar representa apenas 3,7% da matriz energética global e 2% da matriz energética brasileira hoje.
Isso pode ser causado pelo alto custo de implantação e a dependência de condições climáticas, que pode prejudicar o abastecimento de alguns locais em alguns dias do ano.
Energia da biomassa
A biomassa é a matéria orgânica de origem vegetal ou animal que possui energia armazenada na forma química. Para gerar energia elétrica, a matéria passa por processos termoquímicos (gaseificação, pirólise, liquefação e transesterificação), processos biológicos (digestão anaeróbia e fermentação) ou combustão.
No caso de combustão, o gás carbônico emitido não causa poluição porque já faz parte do ciclo de carbono da Terra, como explica o professor José Roberto Cardoso, membro do Instituto dos Engenheiros Eletrônicos e Eletricistas (IEEE).
No Brasil, a principal matéria-prima da energia de biomassa é o bagaço de cana, proveniente da indústria de etanol e açúcar. Atualmente, essa fonte de energia altamente sustentável representa 2,4% da matriz energética global e 7,7% da matriz energética brasileira.
Energia maremotriz
A energia maremotriz é proveniente do movimento das águas no mar, podendo ser convertido em energia elétrica. Essa conversão ocorre por meio da instalação de turbinas no oceano ou pela construção de barragens.
Por depender de condições geográficas, nem todo local tem potencial para produzir energia elétrica por energia maremotriz. Além disso, as marés alternam entre momentos de alta e baixa e não podem gerar energia continuamente.
No entanto, a previsibilidade das ondas permite aos operadores da usina conhecer os momentos em que a usina irá funcionar. Os países que mais geram energia elétrica a partir dessa fonte são o Japão, França, Coreia do Sul, Inglaterra e Estados Unidos.
Energia geotérmica
A Energia Geotérmica é a energia contida nos reservatórios subterrâneos, que possuem vapor de água aquecidos pelo magma. O prefixo “geo” significa Terra e faz referência à fonte de calor localizada no interior do planeta terrestre.
Para geração de energia elétrica, as usinas perfuram a superfície e captam o vapor ou a água quente do interior da Terra por tubos. O vapor é liberado sob forte pressão para movimentar turbinas, que acionam o gerador elétrico.
Esta fonte de energia renovável e limpa é responsável por uma parte significativa da demanda de eletricidade na Islândia, Quênia, Filipinas e Nova Zelândia. Porém, no Brasil, os poucos estudos desenvolvidos apontam baixo potencial brasileiro de energia geotérmica.
Combustíveis fósseis
Os combustíveis fósseis como petróleo, carvão mineral, gás natural e xisto podem ser utilizados para gerar energia elétrica, por meio da queima dos materiais. Esse tipo de energia é não renovável e altamente poluente.
Na usina termelétrica, o calor da queima dos combustíveis fósseis aquece caldeirões de água e produz vapor de alta pressão, que movimenta as pás das turbinas. As turbinas são conectadas a um gerador que, por sua vez, transforma a energia potencial em energia elétrica.
Energia nuclear
A energia nuclear é a quarta maior fonte de energia elétrica no mundo, responsável por 10% do abastecimento internacional. Ela é produzida por meio da quebra do núcleo de alguns elementos em reatores nucleares, principalmente o Urânio.
O funcionamento é semelhante aos sistemas anteriores, alterando apenas a fonte de calor. Na usina nuclear, o calor é liberado pela fissão de um núcleo ou pela fusão de dois ou mais núcleos, que transforma a água em vapor, movimenta as turbinas e aciona os geradores de energia.
Essa é uma fonte de energia não renovável, mas limpa. Ou seja, ela não emite gases de efeito estufa. Vamos explicar melhor o que são as energias não renováveis a seguir.
Energias não renováveis
As energias não renováveis são aquelas que dependem de recursos naturais limitados, que demoram muito tempo para serem gerados na natureza e por isso se extinguem após a utilização. É o caso da energia nuclear e da energia por combustíveis fósseis.
Além de enfrentarem o problema de abastecimento - uma vez que as reservas são finitas -, algumas energias não renováveis são poluentes e contribuem para o aquecimento global.
A maior parte da eletricidade do mundo é gerada com energias não renováveis. Juntos, o carvão mineral e o gás natural são responsáveis por 58,5% da matriz energética mundial, segundo o relatório Global Electricity Review de 2021.
Como consequência, o setor energético emitiu mais de 12 bilhões de toneladas de gás carbônico no ano passado.
Os países que mais produzem eletricidade por energias não renováveis, em números absolutos, de acordo com o Global Electricity Review de 2021, são:
China
Estados Unidos
Índia
Rússia
Japão
Indonésia
Irã
Arábia Saudita
Austrália
África do Sul
Coréia do Sul
Cazaquistão
Turquia
Alemanha
Polônia
Energia convencional x Energia incentivada
Prosseguindo no entendimento do que é energia elétrica, saiba que existem dois tipos de energia: energia convencional e energia incentivada.
A energia incentivada é aquela que produz menos impactos ambientais, como a energia solar, eólica, de biomassa, biogás e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs), que possuem uma potência igual ou inferior a 30.000 kW.
Essa nomenclatura surgiu a partir da Lei nº 9.427, que prevê desconto nas tarifas de uso dos sistemas de transmissão (Tust) e de distribuição (Tusd) para empreendimentos solares, eólicos, a biomassa, a biogás e PCHs, com o objetivo de estimular investimentos em fontes limpas de energia.
O desconto pode ser de 50%, 80% ou 100%, de acordo com a fonte de energia incentivada. Já a energia convencional é aquela produzida em grandes usinas hidrelétricas e em usinas termelétricas, que causam maiores danos ao meio ambiente.
Energias alternativas
O que é energia elétrica provida por fontes alternativas? É a energia elétrica produzida por fontes limpas de energia que ainda não são muito utilizadas no mundo por exigirem altos investimentos tecnológicos.
A matriz energética mundial é suprida principalmente por combustíveis fósseis e grandes hidrelétricas. Enquanto a primeira fonte emite grandes quantidades de gases de efeito estufa, a segunda interfere na fauna e na flora e também gera danos ao meio ambiente.
Frente a esse cenário, a energia solar, eólica, maremotriz, geotérmica, nuclear e de biomassa são alguns exemplos de energia alternativa, porque geram menos impactos ambientais e diversificam a matriz energética global.
Como é feito o cálculo da energia elétrica
Se você quiser entender o que é energia elétrica em números, ou até mesmo calcular o consumo de energia da sua casa, utilize a seguinte fórmula:
E = P . T
Sendo:
E: energia elétrica em kWh
P: potência em kW
T: tempo em horas
Importância do consumo consciente de energia elétrica
Como vimos detalhadamente nos tipos de energia elétrica, a geração de energia utiliza recursos da natureza e envolve, ainda, grandes investimentos financeiros. Por isso, é importante consumir energia de maneira consciente para evitar desperdícios.
Além de ser uma prática sustentável, o consumo consciente proporciona economia no final do mês. Conheça 20 dicas para economizar energia aqui.
Transmissão e distribuição de energia elétrica
Para entender melhor o que é energia elétrica, é preciso conhecer o sistema de transmissão e distribuição da energia elétrica. Ou seja, como a energia produzida na usina elétrica chega à sua casa.
Depois de a eletricidade ser gerada na usina elétrica, a energia passa pela subestação elevadora. Ali, a tensão elétrica perde voltagem e é enviada à subestação abaixadora por uma linha de transmissão.
Depois, os fios conduzem a eletricidade pelas linhas de distribuição até chegar nas casas, indústrias, comércios e estabelecimentos públicos.
Energia elétrica no Brasil
A energia elétrica no Brasil é abastecida principalmente por grandes hidrelétricas. A energia hidráulica é responsável por 58% da matriz energética brasileira, segundo dados de 2021.
Outras fontes significativas de energia elétrica são o gás natural (11%), energia eólica (11%), bioenergia (8%), carvão mineral (3%) e energia solar (quase 2%).
O Brasil é o 3º país com maior participação na produção de energia limpa, atrás apenas da França e do Canadá. É também o 6º país com menor produção de energia por carvão mineral no mundo.
Como medir a qualidade da energia
A Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) avalia a qualidade da energia elétrica nos serviços de distribuição das concessionárias. Os principais fatores avaliados são o número e a duração das quedas de energia, a qualidade da tensão e percepção dos consumidores.
Assim, as concessionárias de energia que apresentam menor quantidade de quedas de luz, interrupções do serviço mais breves, tensão com poucas mudanças drásticas e melhor percepção dos consumidores são as melhores avaliadas pela Aneel.
Os índices utilizados pela Aneel para medir a qualidade da energia são:
DRP: Duração relativa da transgressão para tensão precária
DRC: Duração relativa da transgressão para tensão crítica
DEC: Duração Equivalente de Interrupção por unidade consumidora
FEC: Frequência Equivalente de Interrupção por unidade consumidora
DIC: Duração de interrupção individual por unidade consumidora
FIC: Frequência de interrupção individual por unidade consumidora.
DMIC: Duração máxima de interrupção contínua por unidade consumidora ou ponto de conexão
Conclusão
Entendeu o que é energia elétrica? Esperamos que esses conceitos tenham te ajudado a compreender melhor o funcionamento dos aparelhos elétricos e a geração de energia nas usinas.
Lembre-se que a maior parte da energia elétrica produzida no mundo vem de combustíveis fósseis, que são altamente poluentes e colaboram para o aquecimento global.
As outras fontes mais utilizadas são a energia nuclear e a hidrelétrica. Ambas são energias limpas, porque não emitem gases de efeito estufa, mas apresentam riscos de acidente e contaminação, geram muitos resíduos e interferem na fauna e flora naturais.
Depois desse panorama geral, fica fácil entender porque o uso de energias alternativas como a energia solar é tão incentivado para preservar o meio ambiente. E você pode fazer parte desse movimento verde sem ter que investir em placas solares, sabia? Para saber como, clique aqui.
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